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如图所示,足够长的导线框架abcd固定在竖直平面内,bc段的电阻为R,其它电阻均可忽略.ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆,质量为m,杆的两端分别与ab与cd保持良好接触,又能沿它们无摩擦下滑,整个装置放在方向与框面垂直的匀强磁场中,当ef从静止开始下滑,经过一段时间闭合电键K,则在闭合电键后(  )
分析:当ef从静止下滑一段时间后闭合K,ef将切割磁感线产生感应电流,受到竖直向上的安培力,若安培力大于2mg,则ef的加速度大小可能大于g.若安培力小于mg,则ef的加速度大小可能小于g.ef先做加速度减小的加速或减速运动,当加速度减至零时做匀速运动.ef的机械能减小转化为电能.根据平衡条件列式得到最大速度的表达式,再分析最大速度.
解答:解:A、当ef从静止下滑一段时间后闭合S,ef将切割磁感线产生感应电流,受到竖直向上的安培力,若安培力大于2mg,则由牛顿第二定律得知,ef的加速度大小可能大于g.故A正确.
B、若框架足够长,ef可能先做加速度减小的加速或减速运动,当加速度减至零时做匀速运动,也可能一直做匀速运动,故ef最终一定做匀速运动,此时ef速度最大,设最大速度为v,则有 mg=
B2L2v
R
,得v=
mgR
B2L2
,可见ef两次获得的最大速度与开关闭合的时刻无关.故B错误.
C、ef最终作匀速运动,电路消耗的功率P=mgv=
m2g2R
B2L2
,与电键闭合的时刻无关.故C错误.
D、根据能量守恒可知,ef的机械能减小转化为电能.故D正确.
故选AD
点评:本题考查分析导体棒运动情况的能力,而分析运动情况,必须分析其受力情况,关键抓住安培力大小与速度成正比,高度不同,安培力大小不同.
练习册系列答案
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(2003?上海)如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中
粗线表法),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计).导轨OAC的形状满足方程y=2sin(
π3
x)
(单位:m).磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导思接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻.求:
(1)外力F的最大值;
(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;
(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系.

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如图所示,倾角为θ=30°,宽度为L=1m的足够长的U型平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T且范围充分大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上,现用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F,牵引一根质量m=0.2kg、电阻R=1Ω的导棒ab由静止沿导轨向上移动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直).当金属导棒ab移动s=2.8m时,获得稳定速度.在此过程中金属导棒产生的热量为Q=5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦,g取10m/s2).
问:(1)导棒达到的稳定速度是多少?
(2)导棒从静止达到稳定速度时所需时间是多少?

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如图所示,A、B两滑块的质量均为m,分别穿在光滑的足够长的水平固定导杆上,两导杆平行,间距为d.用自然长度也为d的轻弹簧连接两滑块.开始时两滑块均处于静止状态,今给滑块B一个向右的瞬时冲量I,则以后滑块A的最大速度为(  )

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(2013·天津河西二模,10题)(16分)如图所示,足够长的水平导体框架的宽度L=0.5 m,电祖忽略不计,定值电阻R=2 Ω。磁感应弧度B=0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面,一根质量为m = 02kg、有效电阻r=2 Ω的导体棒MN垂直跨放在框架上,该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5,导体棒在水平恒力F=1.2 N的作用下由静止开始沿框架运动到刚开始匀速运动时,通过导体棒截面的电量共为q=2 C,求:

(1)导体棒做匀速运动时的速度;

(2)导休棒从开始运动到刚开始匀速运动这一过程中,导体棒产生的电热。(g取10 m/s2

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科目:高中物理 来源:模拟题 题型:计算题

如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为L,电阻忽略不计且足够长,导 轨平面的倾角为α,斜面上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向与导轨平面垂直,另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d(d< L)的正方形单匝线框连在一起组成一固定的装置,总质量为m,导体棒中通过大小恒为I的电流。将整个装置置于导轨上,线框下边与PQ重合,释放后装置沿斜面开始下滑,当导体棒运动到MN处恰好第一次开始返回,经过若干次往返后,最终整个装置在斜面上做恒定周期的往复运动,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。求:
(1)在装置第一次下滑的过程中,线框中产生的热量Q;
(2)画出整个装置在第一次下滑过程中的速度一时间(v-t )图像;
(3)装置最终在斜面上做往复运动的最大速率vm
(4)装置最终在斜面上做往复运动的周期T。

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